JPH08338820A - Method and apparatus for x ray analysis - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To analyze a minute amount of elements on a surface of a sample with a high S/N ratio and high sensitivity, by guiding ion beams correctly to tone surface of the sample under a total reflection condition and measuring excited X rays from the surface of the sample. CONSTITUTION: Laser light 12 is brought into a surface of a sample 6 from the same optical path as an ion beam 13. An angle of incidence (or a complementary angle θ) of the ion beam 13 to the sample surface is correctly detected by detecting a reflecting light of the laser light 12. A sample stage 7 is rotated to correctly control so that the angle of incidence of the ion beam 13 to the sample surface is larger than a total reflection critical angle, and an excited X ray from the sample surface is detected by an X ray detector 10. When the ion beam 13 advances in the sample 6, the generated excited X ray from a base material of the sample is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームを全反射
条件で試料面に入射させ、その試料面から発生する励起
Ｘ線を検出して、その試料面に存在する元素の分析を行
うＸ線分析方法及び装置に関し、例えば、物質表面の微
量元素を定量するために用いて特に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an X-ray analysis system in which an ion beam is incident on a sample surface under the condition of total reflection, the excited X-rays generated from the sample surface are detected, and the elements present on the sample surface are analyzed. The present invention relates to a line analysis method and apparatus, which are particularly suitable for use in, for example, quantifying trace elements on the surface of a substance.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、物質表面の微量元素を非破壊で定
量する装置として全反射蛍光Ｘ線分析装置が知られてい
る。この装置は、図４に示すように、Ｘ線管球１４から
のＸ線１５を試料１６の表面に入射させ、試料１６の表
面から発生する蛍光Ｘ線をＸ線検出器１７で測定するも
のである。この時に発生する蛍光Ｘ線は、元素に固有の
エネルギー又は波長を持っており、また、その強度は、
存在する元素の濃度に比例する。そこで、このことを利
用して、検出器１７により計測した蛍光Ｘ線の波長又は
エネルギーから試料表面に存在する元素を特定し、一
方、蛍光Ｘ線の強度からその濃度を定量する。2. Description of the Related Art Conventionally, a total reflection X-ray fluorescence analyzer is known as an apparatus for nondestructively quantifying a trace element on the surface of a substance. In this device, as shown in FIG. 4, X-rays 15 from an X-ray tube 14 are made incident on the surface of a sample 16, and fluorescent X-rays generated from the surface of the sample 16 are measured by an X-ray detector 17. Is. The fluorescent X-ray generated at this time has energy or wavelength peculiar to the element, and its intensity is
Proportional to the concentration of elements present. Therefore, by utilizing this, the element existing on the sample surface is specified from the wavelength or energy of the fluorescent X-ray measured by the detector 17, while the concentration thereof is quantified from the intensity of the fluorescent X-ray.

【０００３】この全反射蛍光Ｘ線分析装置において、入
射するＸ線１５は全て試料１６の表面で反射し、試料１
６の内部には進入しない。また、入射したＸ線１５は、
試料１６の表面で反射した後、光路１８に沿って進み、
Ｘ線検出器１７には殆ど入射しない。即ち、Ｘ線検出器
１７には、試料１６の表面に存在する元素からの蛍光Ｘ
線のみが入射するので、この全反射蛍光Ｘ線分析装置
は、試料表面の元素を高いＳ／Ｎ比で分析できるという
特徴を有する。In this total reflection X-ray fluorescence analyzer, all the incident X-rays 15 are reflected by the surface of the sample 16 and the sample 1
Do not enter inside 6. The incident X-ray 15 is
After being reflected by the surface of the sample 16, it travels along the optical path 18,
Almost no incident on the X-ray detector 17. That is, the X-ray detector 17 has fluorescence X from an element present on the surface of the sample 16.
Since only the rays are incident, this total reflection X-ray fluorescence analyzer has a feature that elements on the sample surface can be analyzed with a high S / N ratio.

【０００４】一方、物質表面の微量元素を非破壊で定量
する別の装置として荷電粒子励起Ｘ線分析装置が知られ
ている。この装置では、図５に示すように、荷電粒子加
速器１９で発生させた荷電粒子ビーム２０を試料２１の
表面に垂直又は斜め方向から入射させ、試料２１の表面
から発生する励起Ｘ線２３をＸ線検出器２２により計測
する。この荷電粒子励起Ｘ線分析装置において、入射す
る荷電粒子は、試料２１の表面から数μｍ程度内部に進
入して停止するまでの間に、試料２１中に含有される元
素を励起し、励起Ｘ線２３を発生させる。この時に発生
する励起Ｘ線２３は、元素に固有のエネルギー又は波長
を持っており、また、その強度は、存在する元素の濃度
に比例する。そこで、このことを利用して、検出器２２
により計測した励起Ｘ線２３の波長又はエネルギーから
試料表面の元素を特定し、一方、励起Ｘ線２３の強度か
らその濃度を定量する。On the other hand, a charged particle excitation X-ray analysis device is known as another device for nondestructively quantifying trace elements on the surface of a substance. In this apparatus, as shown in FIG. 5, the charged particle beam 20 generated by the charged particle accelerator 19 is incident on the surface of the sample 21 from a vertical or oblique direction, and the excited X-rays 23 generated from the surface of the sample 21 are X-rays. It is measured by the line detector 22. In this charged particle excitation X-ray analyzer, incident charged particles excite the elements contained in the sample 21 by the time they enter the surface of the sample 21 by several μm and stop, thereby exciting X elements. Generate line 23. The excited X-rays 23 generated at this time have energy or wavelength peculiar to the element, and the intensity thereof is proportional to the concentration of the existing element. Therefore, by utilizing this fact, the detector 22
The element on the sample surface is specified from the wavelength or energy of the excited X-rays 23 measured by, while the concentration thereof is quantified from the intensity of the excited X-rays 23.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて、物質表面に付着した
微量の元素を分析する場合には、例えば特開平４−１０
６４７号公報に示されているように、試料表面を化学分
解させた溶液の数滴を加熱蒸発させて濃縮した後に全反
射蛍光Ｘ線分析装置で分析を行う等、試料を調製する必
要があり、その場合には、非破壊で分析を行えないとい
う問題があった。When a trace amount of element attached to the surface of a substance is analyzed by using the conventional total reflection X-ray fluorescence analyzer described above, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-10.
As disclosed in Japanese Patent No. 647, it is necessary to prepare a sample, for example, by heating and evaporating a few drops of a solution obtained by chemically decomposing the sample surface and concentrating it, and then performing analysis with a total reflection X-ray fluorescence analyzer. In that case, there was a problem that the analysis could not be performed nondestructively.

【０００６】また、全反射蛍光Ｘ線分析装置自体の感度
を上げるためには、例えば特開平４−１４３６４３号公
報や特開平６−１１８０３４号公報に示されているよう
に、複数個のＸ線照射機構を設けるか、或いは、照射す
るＸ線ビームを複数個にするという機構が必要であり、
装置が複雑になるという問題があった。特に、図４に示
した全反射蛍光Ｘ線分析装置では、感度を高くするため
に、Ｘ線管球１４からのＸ線１５を試料１６に大量に入
射させると、そのＸ線ビームの一部がＸ線検出器１７に
入射してしまい、バックグラウンドが大きくなってＳ／
Ｎ比が低下したり、入射したＸ線が検出器１７を構成す
る材料を励起して、検出器１７自体から蛍光Ｘ線が発生
し、その蛍光Ｘ線がＸ線検出器１７で検出されて、試料
１６からの蛍光Ｘ線と区別できなくなるという問題があ
った。In order to increase the sensitivity of the total reflection X-ray fluorescence analyzer itself, a plurality of X-rays are disclosed as disclosed in, for example, JP-A-4-143643 and JP-A-6-118034. It is necessary to provide an irradiation mechanism or a mechanism for irradiating a plurality of X-ray beams.
There is a problem that the device becomes complicated. In particular, in the total reflection X-ray fluorescence analyzer shown in FIG. 4, when a large amount of X-rays 15 from the X-ray tube 14 are made incident on the sample 16 in order to increase the sensitivity, a part of the X-ray beam is generated. Is incident on the X-ray detector 17, and the background becomes large, causing S /
The N ratio is lowered, or the incident X-ray excites the material forming the detector 17, and fluorescent X-ray is generated from the detector 17 itself, and the fluorescent X-ray is detected by the X-ray detector 17. However, there is a problem that it cannot be distinguished from the fluorescent X-ray from the sample 16.

【０００７】特開平１−４６６３２号公報や特開平１−
１２２２５４号公報に提案されているＸ線の代わりに荷
電粒子を試料に入射させる荷電粒子励起Ｘ線分析装置で
は上の問題は起こらないが、従来の荷電粒子励起Ｘ線分
析装置では、例えば、図５に示すように、感度を上げる
ために荷電粒子ビーム２０を試料２１に大量に照射する
と、試料母材からの励起Ｘ線が大量に検出器２２に入射
し、それがバックグラウンドを大きくしてＳ／Ｎ比を低
下させるので、結果として、感度を上げられないという
問題があった。Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 1-46632 and 1-
Although the above problem does not occur in the charged particle excitation X-ray analysis apparatus in which charged particles are incident on the sample instead of the X-rays proposed in Japanese Patent No. 122254, in the conventional charged particle excitation X-ray analysis apparatus, for example, As shown in FIG. 5, when a large amount of the charged particle beam 20 is applied to the sample 21 to increase the sensitivity, a large amount of excited X-rays from the sample base material enter the detector 22, which increases the background. Since the S / N ratio is lowered, there is a problem that the sensitivity cannot be increased as a result.

【０００８】そこで、以上の問題を解決する方法とし
て、例えば、文献（Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research B61 (1991), pp515-521)におい
て、荷電粒子ビームとしてイオンビームを全反射条件で
試料に入射させて発生させた励起Ｘ線を検出するＳ／Ｎ
比の高いＸ線分析方法が提案された。Therefore, as a method for solving the above problems, for example, reference (Nuclear Instruments and Methods)
In Physics Research B61 (1991), pp515-521), S / N for detecting excited X-rays generated by injecting an ion beam as a charged particle beam into a sample under total reflection conditions.
A high ratio X-ray analysis method was proposed.

【０００９】この方法では、荷電粒子ビームとしてイオ
ンビームを用いるので、バックグラウンドの原因となる
制動放射Ｘ線が殆ど発生せず、従って、Ｓ／Ｎ比の高い
高感度の分析ができる。しかも、イオンビームを全反射
条件で試料に入射させるので、上述したように試料母材
から大量の励起Ｘ線が発生することを防止でき、更に高
感度の分析を行える。In this method, since an ion beam is used as the charged particle beam, bremsstrahlung X-rays that cause background are hardly generated, and therefore, highly sensitive analysis with a high S / N ratio can be performed. In addition, since the ion beam is incident on the sample under the condition of total reflection, it is possible to prevent a large amount of excited X-rays from being generated from the sample base material as described above, and to perform a highly sensitive analysis.

【００１０】しかし、この方法では、イオンビームの経
路を正確に把握することが困難なために、イオンビーム
の試料表面への入射角を正確に制御することができず、
その結果、全反射臨界角よりも大きな入射角でイオンビ
ームを試料に正確に入射させることが技術的に困難であ
るという問題があった。また、発生する励起Ｘ線の強度
は、イオンビームの入射角によっても大きく変化するの
で、例えば、試料を交換した時にイオンビームの入射角
も変化すると、それだけで励起Ｘ線の強度が変化してし
まう。従って、この方法では、精度の良い分析を行うに
は、イオンビームの入射角度が試料交換後も変わらない
ようにしなければならない。即ち、イオンビームの入射
角度を常に一定にすることが必要であるが、前述したよ
うに、従来の方法では、イオンビームの経路を正確に把
握することが困難なために、イオンビームの試料表面へ
の入射角を正確に設定することができないという問題が
あった。However, in this method, since it is difficult to accurately grasp the path of the ion beam, the incident angle of the ion beam on the sample surface cannot be accurately controlled.
As a result, there is a problem that it is technically difficult to make the ion beam accurately incident on the sample at an incident angle larger than the critical angle for total reflection. Further, the intensity of the excited X-rays that are generated greatly changes depending on the incident angle of the ion beam. Therefore, for example, if the incident angle of the ion beam also changes when the sample is replaced, the intensity of the excited X-rays changes by itself. I will end up. Therefore, in this method, in order to perform accurate analysis, it is necessary that the incident angle of the ion beam does not change even after the sample exchange. That is, it is necessary to keep the incident angle of the ion beam constant, but as described above, it is difficult to accurately grasp the path of the ion beam by the conventional method. There has been a problem that the incident angle to the beam cannot be set accurately.

【００１１】そこで、本発明の目的は、イオンビームの
試料表面に対する入射角を正確に制御することができ、
その結果、試料表面の微量元素を高感度で分析すること
ができるＸ線分析方法及び装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to accurately control the incident angle of the ion beam with respect to the sample surface,
As a result, it is an object of the present invention to provide an X-ray analysis method and apparatus capable of analyzing trace elements on a sample surface with high sensitivity.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線分析方法で
は、イオンビームを全反射条件で試料面に入射させ、前
記試料面から発生する励起Ｘ線を検出して、前記試料面
に存在する元素の分析を行うＸ線分析方法において、前
記イオンビームと同一の光路からレーザー光を前記試料
面に入射させ、前記レーザー光が前記試料面で反射した
反射光を検出し、その検出に基づいて、前記イオンビー
ムの前記試料面に対する入射角を制御する。According to the X-ray analysis method of the present invention, an ion beam is made incident on a sample surface under the condition of total internal reflection, and excited X-rays generated from the sample surface are detected so that they exist on the sample surface. In the X-ray analysis method for analyzing the element, the laser light is incident on the sample surface from the same optical path as the ion beam, the reflected light reflected by the laser light on the sample surface is detected, and based on the detection. The incident angle of the ion beam with respect to the sample surface is controlled.

【００１３】本発明の一態様では、前記イオンビームと
して、分析を目的とする前記元素の原子番号よりも大き
い原子番号の元素から主としてなるイオンビームを用い
る。In one aspect of the present invention, an ion beam mainly composed of an element having an atomic number larger than the atomic number of the element for analysis is used as the ion beam.

【００１４】本発明のＸ線分析装置は、イオンビーム発
生手段と、前記イオンビーム発生手段で発生したイオン
ビームを平行化する平行化手段と、前記イオンビームの
試料面に対する入射角を可変できるように回転可能に試
料を支持する試料支持手段と、前記試料面から発生する
励起Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記イオンビームと
同一の光路からレーザー光を前記試料面に入射させるよ
うに配置したレーザー光源と、前記レーザー光が前記試
料面で反射した反射光を検出するレーザー光検出器と、
前記レーザー光の前記試料面に対する反射角を測定でき
るように前記レーザー光検出器を移動可能に支持するレ
ーザー光検出器支持手段とを有する。In the X-ray analyzer of the present invention, the ion beam generating means, the collimating means for collimating the ion beam generated by the ion beam generating means, and the incident angle of the ion beam with respect to the sample surface can be varied. A sample support means for rotatably supporting a sample, an X-ray detector for detecting excited X-rays generated from the sample surface, and a laser beam incident on the sample surface from the same optical path as the ion beam. A laser light source arranged, and a laser light detector for detecting reflected light in which the laser light is reflected on the sample surface,
A laser light detector supporting means for movably supporting the laser light detector so that a reflection angle of the laser light with respect to the sample surface can be measured.

【００１５】[0015]

【作用】本発明においては、イオンビームと同一の光路
からレーザー光を試料面に入射させ、そのレーザー光が
試料面で反射した反射光を検出するようにしているの
で、その検出に基づいて、レーザー光の試料面に対する
入射角、即ち、イオンビームの試料面に対する入射角を
常に正確に知ることができる。従って、イオンビームの
試料面に対する入射角を正確に制御することが可能とな
り、イオンビームを全反射臨界角よりも大きな入射角で
試料面に入射させること、及び、試料交換後も同じ入射
角でイオンビームを入射させること等が容易に行える。In the present invention, the laser light is made incident on the sample surface from the same optical path as the ion beam, and the reflected light reflected by the laser light on the sample surface is detected. The incident angle of the laser beam with respect to the sample surface, that is, the incident angle of the ion beam with respect to the sample surface can always be known accurately. Therefore, the incident angle of the ion beam with respect to the sample surface can be accurately controlled, and the ion beam can be incident on the sample surface at an incident angle larger than the total reflection critical angle, and after the sample exchange, the incident angle can be the same. Injecting an ion beam can be easily performed.

【００１６】また、イオンビームとして、分析を目的と
する元素の原子番号よりも大きい原子番号の元素から主
としてなるイオンビームを用いることにより、試料面か
らの励起Ｘ線の収量を大きくできて、感度の大きい測定
を行うことができる。Further, by using an ion beam mainly composed of an element having an atomic number larger than the atomic number of the element to be analyzed, the yield of excited X-rays from the sample surface can be increased and the sensitivity can be increased. Can make large measurements of.

【００１７】[0017]

【実施例】以下、本発明を実施例につき図面を参照して
説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

【００１８】図１に、本発明の一実施例によるＸ線分析
装置を示すが、この装置は、イオンビームを発生するイ
オン加速器２と、イオンビームの光路を曲げるための偏
向電磁石３と、可視光レーザー光源１と、ビーム平行化
スリット４及び５と、試料６を支持する試料ステージ７
と、可視光レーザーを検出するためのレーザー光検出器
８と、レーザー光検出器８を支持するレーザー光検出器
支持機構９と、Ｘ線検出器１０とを備える。FIG. 1 shows an X-ray analysis apparatus according to an embodiment of the present invention, which comprises an ion accelerator 2 for generating an ion beam, a deflection electromagnet 3 for bending the optical path of the ion beam, and a visible magnet. The optical laser light source 1, the beam collimating slits 4 and 5, and the sample stage 7 supporting the sample 6.
A laser light detector 8 for detecting a visible light laser, a laser light detector support mechanism 9 for supporting the laser light detector 8, and an X-ray detector 10.

【００１９】レーザー光検出器支持機構９は、図示の如
く、イオンビーム及び可視光レーザーの光路が試料面と
交差する位置を中心点としてレーザー光検出器８を回転
可能に支持するように構成されており、レーザー光検出
器８の回転角２θを測定することによって、その１／２
である可視光レーザーの反射角の余角θを知ることがで
きる。なお、レーザー光検出器８の前面に設けられたス
リット１１は、レーザー光検出器８の受光部の大きさを
制限するためのものであり、可視光レーザーの試料表面
上での入射点からスリット１１の間隔を見通す角度が
０．０５°以下となるようにスリット１１の間隔を設定
することが望ましい。As shown in the figure, the laser photodetector support mechanism 9 is constructed so as to rotatably support the laser photodetector 8 around a position where the optical paths of the ion beam and the visible light laser intersect the sample surface. By measuring the rotation angle 2θ of the laser light detector 8,
It is possible to know the complementary angle θ of the reflection angle of the visible light laser. The slit 11 provided on the front surface of the laser light detector 8 is for limiting the size of the light receiving part of the laser light detector 8, and is slit from the incident point on the sample surface of the visible light laser. It is desirable to set the intervals of the slits 11 so that the angle through which the intervals of 11 are seen is 0.05 ° or less.

【００２０】可視光レーザー光源１は、可視光レーザー
１２が偏向電磁石３からビーム平行化スリット４及び５
を通過して試料６の表面に入射するような位置に配置さ
れている。一方、イオンビーム１３は、イオン加速器２
で加速された後、偏向電磁石３でその光路を曲げられ、
ビーム平行化スリット４及び５を通過して、試料６の表
面に入射する。即ち、可視光レーザー１２とイオンビー
ム１３とは同じビーム平行化スリット４及び５を通過
し、両者の光路は完全に一致する。なお、イオンビーム
１３は、その光路に沿って進むうちに次第に発散するの
で、ビーム平行化スリット４及び５を通過させることに
より、発散したビーム成分を除去して、試料表面に到達
するイオンビームを平行なビームとする。この時、イオ
ンビームの試料面に対する入射角の余角θの誤差が０．
０５°以下となるようにすることが望ましい。In the visible light laser light source 1, the visible light laser 12 is deflected from the deflecting electromagnet 3 into beam collimating slits 4 and 5.
It is arranged at a position where the light passes through and enters the surface of the sample 6. On the other hand, the ion beam 13 is generated by the ion accelerator 2.
After being accelerated by, the optical path is bent by the bending electromagnet 3,
The light passes through the beam collimating slits 4 and 5 and enters the surface of the sample 6. That is, the visible light laser 12 and the ion beam 13 pass through the same beam collimating slits 4 and 5, and their optical paths completely coincide with each other. The ion beam 13 gradually diverges as it travels along its optical path. Therefore, by passing through the beam collimating slits 4 and 5, the diverged beam component is removed, and the ion beam reaching the sample surface is removed. Use parallel beams. At this time, the error of the complementary angle θ of the incident angle of the ion beam with respect to the sample surface is 0.
It is desirable that the angle be 05 ° or less.

【００２１】試料ステージ７は、試料面と平行で且つイ
オンビームの光路と垂直に試料面上で交わる軸Ｘと、試
料面と平行で且つ軸Ｘに試料面上で垂直に交わる軸Ｙと
の周りに夫々回転可能に構成されている。The sample stage 7 has an axis X which is parallel to the sample surface and intersects the sample surface perpendicularly to the optical path of the ion beam, and an axis Y which is parallel to the sample surface and perpendicular to the axis X on the sample surface. It is configured to be rotatable around each.

【００２２】次に、本実施例装置の作用を説明する。Next, the operation of the apparatus of this embodiment will be described.

【００２３】まず、可視光レーザーを試料６に入射させ
る。次に、レーザー光検出器８とスリット１１を可視光
レーザーの入射光路の延長線上の位置ａから、試料６の
表面で反射した可視光レーザーを検出する位置ｂまで回
転させ、位置ａから位置ｂまでの間に回転させた角度２
θを読む。この角度２θから、可視光レーザーの反射角
の余角θ、従って、可視光レーザーの入射角の余角θを
知ることができるので、その入射角の余角θがイオンビ
ームの全反射臨界角の余角よりも小さくなるように試料
ステージ７をＸ軸とＹ軸の周りに夫々回転させる。この
操作により、試料面とイオンビームの入射光路とのなす
角は全反射臨界角の余角よりも小さな角度になる。First, a visible light laser is made incident on the sample 6. Next, the laser light detector 8 and the slit 11 are rotated from the position a on the extension line of the incident light path of the visible light laser to the position b where the visible light laser reflected on the surface of the sample 6 is detected, and from the position a to the position b. Angle 2 rotated between
Read θ. From this angle 2θ, the complementary angle θ of the reflection angle of the visible light laser, and thus the complementary angle θ of the incident angle of the visible light laser can be known. Therefore, the complementary angle θ of the incident angle is the critical angle of total reflection of the ion beam. The sample stage 7 is rotated around the X-axis and the Y-axis, respectively, so as to be smaller than the complementary angle of. By this operation, the angle between the sample surface and the incident optical path of the ion beam becomes smaller than the complement of the critical angle for total reflection.

【００２４】次に、イオン加速器２からイオンビームを
発生する。この時、分析を目的とする元素の原子番号よ
りも大きい原子番号の元素からなるイオンを用いると、
励起Ｘ線の収量が大きくなって感度の大きい測定を行う
ことができる。Next, an ion beam is generated from the ion accelerator 2. At this time, if an ion composed of an element with an atomic number larger than the atomic number of the element for analysis is used,
The yield of excited X-rays increases, and highly sensitive measurement can be performed.

【００２５】このことを説明するため、図２に示すよう
に、グラファイト基板１００にアルミニウム１０１を６
３ｎｍ蒸着したものを分析試料とし、Ｈ、Ｓｉ、Ｐの各
イオンビーム１０２を夫々同じ量照射した時のアルミニ
ウム１０１からの励起Ｘ線１０３の収量を計測した。照
射したイオンビームのエネルギーはいずれも３ＭｅＶで
ある。In order to explain this, as shown in FIG.
A 3 nm-deposited sample was used as an analysis sample, and the yield of excited X-rays 103 from the aluminum 101 when the same amount of each ion beam 102 of H, Si, and P was irradiated was measured. The energy of the irradiated ion beam is 3 MeV.

【００２６】結果を図３に示す。図３において、縦軸は
収量（カウント数）を示し、横軸は励起Ｘ線のエネルギ
ー（相対値）を示している。この図３の結果から明らか
なように、原子番号がアルミニウムより小さいＨイオン
を照射した場合よりも、原子番号がアルミニウムより大
きいＳｉやＰを照射した場合の方が、アルミニウムから
の励起Ｘ線の収量が大きくなる。即ち、分析元素よりも
原子番号の大きい元素からなるイオンビームを照射する
ことで感度の大きな測定のできることが分かる。なお、
本発明者らの別の実験で、分析元素の原子番号よりも２
だけ大きい原子番号の元素からなるイオンを用いると、
より効果的であることが確認されている。The results are shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis represents the yield (count number), and the horizontal axis represents the energy of the excited X-ray (relative value). As is clear from the result of FIG. 3, the excited X-rays emitted from aluminum are more radiated when Si or P having an atomic number larger than aluminum is irradiated than when H ions having an atomic number smaller than aluminum is irradiated. Higher yield. That is, it is understood that irradiation with an ion beam composed of an element having an atomic number larger than that of the analysis element enables measurement with high sensitivity. In addition,
In another experiment by the present inventors, it was 2 more than the atomic number of the analysis element
If you use an ion consisting of an element with a large atomic number,
It has been confirmed to be more effective.

【００２７】次に、図１に示す偏向電磁石３に流す電流
を調整して、イオンビームを、ビーム平行化スリット４
及び５を通過させ、試料６の表面に入射させる。試料表
面に入射したイオンビームは試料表面に存在する元素を
励起するので、試料表面から発生する励起Ｘ線のエネル
ギーと強度をＸ線検出器１０で計測し、試料表面の元素
の特定と定量を行う。Next, by adjusting the current flowing through the deflection electromagnet 3 shown in FIG. 1, the ion beam is converted into the beam collimating slit 4.
And 5 and is made incident on the surface of the sample 6. Since the ion beam incident on the sample surface excites the elements existing on the sample surface, the energy and intensity of the excited X-rays generated from the sample surface are measured by the X-ray detector 10 to identify and quantify the elements on the sample surface. To do.

【００２８】この時、上述の操作によって、試料面は、
イオンビームの入射角が全反射臨界角よりも大きな角度
になるように設定されているので、イオンビームは試料
内部には殆ど進入しないで全反射され、励起Ｘ線は試料
表面のみから発生して、バックグラウンドの原因となる
試料母材からの強度の大きな励起Ｘ線は殆ど発生しな
い。At this time, the sample surface is
Since the incident angle of the ion beam is set to be larger than the total reflection critical angle, the ion beam is totally reflected with almost no penetration into the sample, and the excited X-ray is generated only from the sample surface. However, excited X-rays with high intensity from the sample base material, which cause background, are hardly generated.

【００２９】また、この時に使用するイオンは、電子と
比較して充分に重いために、制動放射によるＸ線を発生
せず、従って、バックグラウンドは小さく抑えられる。Since the ions used at this time are sufficiently heavier than the electrons, X-rays due to bremsstrahlung are not generated, and therefore the background can be kept small.

【００３０】また、Ｘ線検出器１０の周りを薄いプラス
チックのフィルムで覆うと、散乱したイオンがＸ線検出
器１０本体に到達しなくなって、Ｘ線検出器１０自体か
らの励起Ｘ線の発生がなくなり、より精度の高い分析を
行うことができる。When the X-ray detector 10 is covered with a thin plastic film, scattered ions do not reach the X-ray detector 10 main body, and the excited X-rays are generated from the X-ray detector 10 itself. Is eliminated, and more accurate analysis can be performed.

【００３１】なお、上述の実施例では、主として直観的
な理解を容易にするためにレーザー光として可視光レー
ザーを用いたが、赤外レーザー等の不可視のレーザー光
を用いてもよい。In the above embodiment, the visible light laser was mainly used as the laser light for facilitating the intuitive understanding, but an invisible laser light such as an infrared laser may be used.

【００３２】[0032]

【発明の効果】イオンビームを常に正確に全反射臨界角
よりも大きな入射角で試料面に入射させることが可能と
なり、荷電粒子励起Ｘ線分析におけるバックグラウンド
が低減して、Ｓ／Ｎ比の高い、高感度の分析を行うこと
ができるようになる。As described above, the ion beam can always be accurately and accurately incident on the sample surface at an incident angle larger than the critical angle for total reflection, the background in charged particle excitation X-ray analysis is reduced, and the S / N ratio can be reduced. You will be able to perform high and sensitive analyzes.

【００３３】また、例えば、試料交換後でも、イオンビ
ームの入射角を一定に正確に制御することができるの
で、精度の高い分析を行うことができる。Further, for example, even after exchanging the sample, the incident angle of the ion beam can be constantly and accurately controlled, so that highly accurate analysis can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例によるＸ線分析装置の主要構
成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of an X-ray analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】各種イオンビームによる励起Ｘ線の収量の変化
を調べる実験を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an experiment for examining changes in the yield of excited X-rays by various ion beams.

【図３】各種イオンビームによる励起Ｘ線の収量の変化
を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing changes in the yield of excited X-rays by various ion beams.

【図４】従来の全反射蛍光Ｘ線分析装置の構成を原理的
に示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing in principle the configuration of a conventional total reflection X-ray fluorescence analyzer.

【図５】従来の荷電粒子励起Ｘ線分析装置の構成を原理
的に示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing in principle the configuration of a conventional charged particle excitation X-ray analysis apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 可視光レーザー光源 ２ イオン加速器 ３ 偏向電磁石 ４、５ ビーム平行化スリット ６ 試料 ７ 試料ステージ ８ レーザー光検出器 ９ レーザー光検出器支持機構 １０ Ｘ線検出器 １１ スリット １２ 可視光レーザー １３ イオンビーム １００ グラファイト基板 １０１ アルミニウム １０２ イオンビーム １０３ 励起Ｘ線 1 visible light laser light source 2 ion accelerator 3 deflection electromagnet 4, 5 beam collimating slit 6 sample 7 sample stage 8 laser light detector 9 laser light detector support mechanism 10 X-ray detector 11 slit 12 visible light laser 13 ion beam 100 Graphite substrate 101 Aluminum 102 Ion beam 103 Excited X-ray

フロントページの続き (72)発明者 堀野 裕治 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 藤井 兼栄 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内Front page continuation (72) Inventor Yuji Horino 1-831 Midorigaoka, Ikeda-shi, Osaka Inside Industrial Research Institute, Osaka Institute of Industrial Technology (72) Inventor Kanei Fujii 1-831, Midorigaoka, Ikeda, Osaka Osaka Institute of Industrial Technology, Industrial Technology Institute

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 イオンビームを全反射条件で試料面に入
射させ、前記試料面から発生する励起Ｘ線を検出して、
前記試料面に存在する元素の分析を行うＸ線分析方法に
おいて、 前記イオンビームと同一の光路からレーザー光を前記試
料面に入射させ、前記レーザー光が前記試料面で反射し
た反射光を検出し、その検出に基づいて、前記イオンビ
ームの前記試料面に対する入射角を制御することを特徴
とするＸ線分析方法。1. An ion beam is made incident on a sample surface under the condition of total reflection, and an excited X-ray generated from the sample surface is detected,
In an X-ray analysis method for analyzing an element existing on the sample surface, a laser beam is incident on the sample surface from the same optical path as the ion beam, and the reflected light reflected by the laser beam on the sample surface is detected. An X-ray analysis method comprising controlling an incident angle of the ion beam with respect to the sample surface based on the detection. 【請求項２】 前記イオンビームとして、分析を目的と
する前記元素の原子番号よりも大きい原子番号の元素か
ら主としてなるイオンビームを用いることを特徴とする
請求項１に記載のＸ線分析方法。2. The X-ray analysis method according to claim 1, wherein an ion beam mainly composed of an element having an atomic number larger than the atomic number of the element for analysis is used as the ion beam. 【請求項３】 イオンビーム発生手段と、 前記イオンビーム発生手段で発生したイオンビームを平
行化する平行化手段と、 前記イオンビームの試料面に対する入射角を可変できる
ように回転可能に試料を支持する試料支持手段と、 前記試料面から発生する励起Ｘ線を検出するＸ線検出器
と、 前記イオンビームと同一の光路からレーザー光を前記試
料面に入射させるように配置したレーザー光源と、 前記レーザー光が前記試料面で反射した反射光を検出す
るレーザー光検出器と、 前記レーザー光の前記試料面に対する反射角を測定でき
るように前記レーザー光検出器を移動可能に支持するレ
ーザー光検出器支持手段とを有することを特徴とするＸ
線分析装置。3. An ion beam generating means, a collimating means for collimating the ion beam generated by the ion beam generating means, and a rotatably supporting sample so that an incident angle of the ion beam with respect to a sample surface can be varied. A sample supporting means, an X-ray detector for detecting excited X-rays generated from the sample surface, a laser light source arranged to make laser light incident on the sample surface from the same optical path as the ion beam, A laser light detector that detects reflected light of laser light reflected on the sample surface, and a laser light detector that movably supports the laser light detector so that a reflection angle of the laser light with respect to the sample surface can be measured. X having support means
Line analyzer.